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TRANSVERTER 144-430 Mhz PER VNA DI N2PK
Due anni fa circa avevo realizzato il Network Analizer (VNA) di N2PK ; tale strumento, per chi si diletta di autocostruzione di amplificatori, filtri e antenne, è veramente molto utile, in quanto permette di fare misure accurate, ottenibili da più strumenti e sicuramente più costosi.
Per le informazioni di base sul VNA, rimando al sito di N2PK che potrete trovare con un qualsiasi motore di ricerca in internet inserendo questo nominativo.
La mia versione del VNA è una delle prime ; vi sono state poi varie evoluzioni per aumentare la velocità di misurazione e per poter lavorare su porta USB anzichè parallela.
Il VNA funziona nell’arco di frequenze comprese tra 100 Khz e 60 Mhz ed è quindi adatto
per misure nelle bande decametriche sino ai 50 Mhz; si poneva quindi la necessità di poter fare
le misure anche in banda 2 metri e 70 centimetri. Dopo qualche ricerca ho trovato un ulteriore articolo , sempre di N2PK che suggeriva su come fare un transverter per poter lavorare su queste altre bande.
Ovviamente sia la costruzione del VNA che di questo transverter implicano una certa dimestichezza nei montaggi con componenti SMD che tuttavia , una volta che ci si è fatta la mano, non sono molto più complessi dei montaggi con componenti tradizionali; per cui se siete riusciti a montare il VNA riuscirete a montare anche questo circuito.
Schema a blocchi del transverter
La figura che segue mostra lo strumento come è stato realizzato; si può notare la scatola più grande che contiene il transverter, lo scatolino a destra che contiene il filtro per i 2 metri ( BW 135-150 Mhz); il primo scatolino più piccolo alla sinistra è l’oscillatore a 100 Mhz e il secondo scatolino a sinistra è il moltiplicatore sino a 400 Mhz, che va inserito tra oscillatore e transverter per le misure in gamma 70 cm. con relativa sostituzione anche del filtro di banda (425-450
Mhz).
Funzionamento
Il segnale in entrata proveniente dal VNA RF out DDS (35-50 Mhz) viene iniettato nel primo mixer SBL1 il quale riceve l’oscillatore locale esterno a 100 Mhz ( 144) o 400 Mhz (70 cm). come il secondo mixer.
L’uscita del mixer viene filtrata dal filtro di banda (135-150 Mhz) e nel caso di misura di trasferimento il segnale viene inviato attraverso un amplificatore al DUT sotto prova.
Il segnale “risposta” in uscita dal DUT che passa attraverso il power splitter PSC-2-1W, prosegue verso un amplificatore a basso rumore ed al mixer di uscita verso l’ingresso “detector in” del VNA, riconvertito in banda 35-50 Mhz , fornendo la risposta del dispositivo sotto prova.
Cambiando leggermente la configurazione delle connessioni come da tabellina riportata nel disegno, è possibile fare misure di riflessione e quindi , ad esempio fare misure su antenne.
Costruzione
La costruzione è fatta su vetronite doppia faccia, tenendo una superficie come massa comune;
ci saranno pertanto da fare alcuni collegamenti di piste che sono a massa tra le stessa pista e la massa dall’altro lato; c’è anche un collegamento di alimentazione visibile (filo rosso) che porta tensione al MAV11.
La basetta è stata fatta sulla base dei componenti che avevo già a disposizione e pertanto i connettori della parte transverter sono degli SMA da CS, mentre i connettori dell’oscillatore e del triplicatore sono SMB; non è che questo tipo di connettori siano strettamente necessari , ma permettono di fare un montaggio molto compatto.
Lo stabilizzatore di tensione è un 7809 per il transverter, mentre per l’oscillatore ho usato un AME1117 in contenitore SOT-23 da 3,3 volt per alimentare il chip oscillatore a 100 Mhz. (Pn. RS 478-5086). Quasi tutti i restanti componenti sono SMD : resistenze, condensatori, bobine del filtro o di filtraggio alimentazione
Per i condensatori variabili del triplicatore e dei filtri di banda avevo degli ottimi Gigatrim con fissaggio a dadino da 0.5 – 10 pf che però sono piuttosto costosi se non recuperati da surplus.
Per utilizzare altri condensatori variabili potrebbe essere necessario dover modificare lo stampato.
I mixer da me utilizzati sono sempre di provenienza “recupero” e sono degli SRA-2CM mentre i power splitter li ho trovati da Rota : sono degli EST-2-1x1 1w con un ingresso e due uscite a fase 0.
Circuito stampato del Transverter
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Poiché nella copia dei file o nella stampa ci possono essere variazioni di dimensione, lo stampato originale misura 99 mm x 70 mm. ; la parte in alto a sinistra è l’uscita con il filtro in smd, seguendo la direzione delle freccia si incontra il mixer e l’amplificatore INA
.
Scendendo sempre a destra c’è lo splitter usato per le misure di riflessione, e tornando in basso proseguendo verso sinistra c’è l’amplificatore fatto con un MAV11 ed il mixer di ingresso.
Le piste, ove vi sono i componenti degli attenuatori, per ottenere un valore magari più preciso, sono doppie e quindi permettono di utilizzare una o due resistenze in parallelo se è il caso.
Al fine di ottenere i giusti livelli di segnale, come riportato nei vari punti dello schema originale, potrebbe essere necessario giocare sui valori degli attenuatori stessi modificando i valori delle resistenze.
Nel mio caso ho eliminato l’attenuatore da -6 dBm in ingresso al primo splitter che pilota i mixer in quanto il segnale del mio oscillatore era di circa +11 dBm ed andava già bene così.
 Segue lo schema originale dal file Overview.pdf di N2PK con le varie annotazioni di tensioni e livelli di segnale consigliati ed utili per le verifiche di funzionalità.
Il mio VNA arriva come dinamica sino a -100 dBm, inserendo il transverter un po di dinamica viene persa ma comunque sul mio rimane attorno ai -70 dBm , che non è disprezzabile anche per misure di filtri.
Filtri di banda
Per i filtri di banda rimando all’articolo originale di N2PK Overview.PDF che potete trovare in internet oppure sul sito ARI di Monza sotto “Autocostruzioni” nell’articolo che tratta di questo progetto. Si tratta comunque di quattro circuiti LC paralleli accoppiati tra di loro per ogni filtro.
Per l’allineamento di detti filtri e molto consigliabile avere a disposizione un analizzatore di spettro, per ottenere il miglior risultato di banda passante e di ripple.
Va considerato che per come funziona questo VNA , che prima della misura va tarato producendo il piano di riferimento su cui la misura poi viene calcolata, permette di avere nei filtri qualche asimmetria o ripple, perché poi viene automaticamente compensata; anche se un filtro ben fatto e piatto nelle sua banda è meglio.
Filtro per la banda dei 2 metri
Oscillatore a 100 Mhz e triplicatore a 400 Mhz
Non avendo a disposizione un generatore esterno adeguato a fornire i 100 Mhz, per la banda 2 mt e i 400 Mhz per la banda 70 cm, ho dovuto costruirne uno adeguato.
Sempre per il fatto che nella trasposizione dei file, la fotocopia e la stampa possono introdurre aberrazioni, le dimensioni dei CS sono: per l’oscillatore da 100 Mhz 76x24 mm; mentre per il moltiplicatore 102x32 mm. I vari coperchi laterali sono tutti fatti in vetronite doppia faccia, così da costruire lo scatolino necessario.
La tensione di alimentazione del tutto è ottenuta da un alimentatore esterno a 12 volt che va attraverso un piccolo connettore passo 2.48mm alla scatoletta del transverter; dalla foto i connettori sono visibili con la scritta “in 12V e out 9V”. L’alimentazione per l’oscillatore e per il triplicatore sono prelevate dall’out 9V facendo sempre attenzione alla polarità.
Per quanto concerne l’oscillatore, è fatto utilizzando un oscillatore SMD reperibile presso la RS pn. 478-5086 che funziona a 3,3 V, è stato quindi necessario produrre anche questa tensione; nel mio caso ho trovato nei vari cassetti, tolto forse da un alimentatore per telefonini, un integrato SMD AMD1117CCGT formato SOT-223 e così è stato utilizzato.
Per il montaggio, tenendo il CS nella posizione illustrata si segue lo schema da sinistra a destra e si cerca di individuare il posizionamento dei vari componenti aiutandosi con le immagini dei due oggetti. Può essere utile aiutarsi preventivamente con delle copie su carta, magari un poco ingrandite e riportare i componenti a matita dove devono essere piazzati, rispettando le polarità ove richiesto.
Modulo oscillatore
 Sul condensatore passante che porta l’alimentazione a 9V è inserito un diodo che previene una eventuale inversione di polarità per errore. E’ visibile sulla sinistra il regolatore a 3,3V AME1117 e l’oscillatore SMD rettangolare a 100 Mhz. Con la lettera A e contrassegnato il MAV11 che viene alimentato a 9V. Dovrà essere portata una connessione fatta con un filo passante dal lato massa, tra il condensatore passante ed il punto di alimentazione sulla destra dove si vedono gli elettrolitici gialli da 10uf per alimentare il MAV11.
Modulo triplicatore
 In questo modulo si possono osservare partendo da sinistra verso destra : il transistor 2N5179 , il circuito L1 C1 , L2 e C2 ; segue poi il primo MAV11, il circuito L3 C3 deve fare da notch per le armoniche a 200 0 300 Mhz e quindi andrebbe regolato con l’ausilio dell’analizzatore di spettro, per iniziare mantenere C3 alla massima capacità e regolare gli altri per il massimo di segnale in uscita a 400 Mhz.
Le bobine sono tutte uguali ; filo in rame argentato diametro 0,8mm su supporto diam. 3mm e lunghe 6 mm.
Possono essere leggermente allungate o accorciate per ottenere il miglior segnale a 400 Mhz.;
i due MAV11 sono alimentati da due resistenze in parallelo da 120 ohm ¼ di w .
E’ visibile anche il filo giallo che alimenta il transistor ed ai MAV11 ed un secondo filo giallo che porta il segnale dall’uscita del primo MAV11 al lato caldo di L3; il secondo MAV lo ho dovuto aggiungere, in quanto il segnale del primo non era sufficiente, per cui lo stampato relativo è stato aggiunto dopo. Vi sono anche un paio di schermi fatti con del lamierino messi più per scrupolo che per necessità in quanto non ho rilevato auto oscillazioni.
I condensatori utilizzati sono Gigatrim da 0.5-10 pf.
E’ visibile anche una bobina di blocco in alto, non segnata nello schema e messa tra l’alimentazione del secondo e del primo MAV per un maggior disaccoppiamento tra i due
Segue lo schema dei moduli ed i relativi CS
73 e buoni QSO da I2BPP.
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File e documentazione del progetto Tranverter 144 430 Mhz
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